圆顶阀的故障分析与维护

1 圆顶阀结构与特性

圆顶阀以其操作方便、反应灵敏、适应性强、使用寿命长等特点被广泛应用。为了正确使用圆顶阀，了解圆顶阀结构特点，分析可能发生的故障，做好日常维护与保养，保证圆顶阀安全、可靠地运行是十分必要的。

圆顶阀是依靠压缩空气实现紧密密封的特殊阀门，适用于处理含尘气体、磨琢性散装物料，几乎在所有行业中均有应用。

圆顶阀的结构如图1所示，由阀体、阀轴(驱动轴、从动轴)、顶盘、穹形阀芯、可膨胀密封圈、汽缸等零件组成。圆顶阀壳体与穹形阀芯的材料常选用球墨铸铁、不锈钢、特种耐磨材料、钢衬氟塑料等。密封圈材料常选用氯丁橡胶、硅酮橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶等。

 

 

图1 圆顶阀结构示意

圆顶阀关闭时，其密封圈处于完全松弛(不充气)状态，阀芯与阀座之间存在一定的间隙。阀芯旋转时，物料随着阀芯的转动穿过该间隙进入容器，有的停留在间隙处。当阀芯旋转至关闭位置，密封圈开始充气膨胀，并紧紧裹住间隙里各种形状的物料颗粒附着在阀芯的边缘，圆顶阀完全关闭。圆顶阀开启之前，密封圈先排气至完全松弛。阀芯与阀座间回复到原来的间隙，阀芯开始转动至开位。

圆顶阀由于其独特的结构和性能，可在磨损、高温、腐蚀或者黏性等特殊工况下连续、稳定、可靠地运行，在正常使用工况下，每运转100万次才需要检修一次。

2 故障分析及处理

2.1 圆顶阀不能正确开启和关闭

引起圆顶阀不能正确开启和关闭的原因主要有：仪表气源压力不足、接线错误、电磁阀故障、没有控制信号到电磁阀，或是有坚硬异物卡死在阀芯与阀座之间等。

当阀门遇到此故障时，需要检查仪表气源压力是否满足使用要求，接线是否错误，电磁阀的功能以及相关信号的输入和输出是否正常，必要时要打开圆顶阀，查看是否有异物卡在阀门里，逐一排除并恢复阀门的正确动作。

2.2 密封圈的内外压差无法保证

密封圈是一种柔性部件，位于托圈和顶盘之间，由紧固件固定，非常便于拆卸和检修。密封圈是圆顶阀的惟一运动部件，也是惟一的磨损件。

根据圆顶阀的工作原理，密封圈内外必须保证有一定的压差才能充分膨胀，从而达到密封的作用;反之，将会导致密封圈和阀芯之间产生空气泄漏，严重破坏圆顶阀的其他部件。但是，如果密封圈的内外压差过大，又会导致密封圈过度膨胀，减少密封圈的使用寿命。

在气力输送系统中，通常要求仪表气源压力为0.7MPa，以保证各个仪表的正确动作。因此输送气源的压力也为0.7MPa，通过减压阀减压至系统输送所实际需要的压力，同时也减小了密封圈的外部压力，从而保证了密封圈的内外压差。

不难看出，密封圈内外压差无法保证的原因主要有两点：第一，仪表气压过低;第二，减压阀故障，无法减压。

2.3 密封圈的控制方式存在问题

圆顶阀密封圈一般有电磁阀和机械阀两种控制方式。圆顶阀的工作原理决定圆顶阀关闭到位后，密封圈才能充气;密封圈完全排气后，圆顶阀才能打开。

1、电磁阀控制

电磁阀控制密封圈的气动原理如图2所示。

 

 

图2 电磁阀控制密封圈的气动原理示意

从图2中我们可以看出，电磁阀控制密封圈很容易通过程序来实现。圆顶阀关闭时，接近开关发出关闭到位信号后，延时一段时间密封圈再充气;密封圈排气后延时一定时间，圆顶阀再打开。这样就能起到保护密封圈的作用。

采用电磁阀控制方式，密封圈故障的主要原因有如下两点。

(1)延时不合理，阀门在运动的过程中，密封圈还处于充气状态，从而割破密封圈。

(2)许多客户为了安装方便，将控制气缸的电磁阀和控制密封圈的电磁阀安装在一块电磁阀底座上，两个电磁阀共用进气口和排气口。例如在图2中，排气口A和B处于连通状态，则在圆顶阀关闭的过程中，A点排气，压缩气体通过排气口A到B再进入密封圈使其充气，这样很容易使密封圈被运动的阀芯割破。

2、机械阀控制

机械阀控制密封圈的气动原理如图3所示。

 

 

图3 机械阀控制密封圈的气动原理示意

当圆顶阀关闭到位，机械阀上的触点被轴上的触杆压下，机械阀打开，密封圈充气。机械阀控制没有电磁阀控制的延时功能，必须精确地调整机械阀的位置，并需要定期检修，以保证密封圈在圆顶阀关闭到位后再充气。如图3所示，采用机械阀控制密封圈，控制箱里加一个先导阀，当电磁阀得到打开的信号时，先导阀同时进行位置切换，密封圈排气。

采用机械阀控制时，如出现密封圈故障，应检查机械阀是否在正确位置上，同时检查先导阀是否正常工作，并逐一排除故障。

2.4 消音器堵塞

因为圆顶阀的使用环境多存在粉尘，很容易将快速排气阀上的消音器堵塞，密封圈里的压缩气体无法快速排除，从而被运动的阀芯割破。

2.5 其他问题

除上述原因之外，在实际应用的过程中，还有很多其他的原因导致密封圈故障。比如：阀芯黏结物料，减小间隙，刮破密封圈;输送的介质中含有尖锐的异物戳破密封圈;接线错误，电磁阀故障，没有控制信号到电磁阀等原因，使密封圈无法膨胀等。

3 故障检测与维护

3.1 故障检测

为了及时检测到密封圈的故障，建议用户安装密封圈充气压力检测装置，并正确设定压力检测值，此信号参与逻辑控制，并及时触发密封故障。一旦密封圈破损应及时更换，否则密封的充气压力将通过其破裂处吹扫与之接触的穹体，时间一长此处的穹体将被吹损，同时也将造成圆顶阀的顶盘等其他零部件的破坏。更换密封圈后需检查密封圈与圆顶阀穹体之间的间隙，保证此间隙均匀，大约1mm。可使用塞尺做检测工具。

3.2 圆顶阀工作前的检查工作

根据圆顶阀的结构及工作原理，阀门在使用前必须做如下检查。

1、检查所有紧固件，确保阀内固定穹形体和轴的螺栓已紧固;圆顶阀在出厂前已经过完整的功能测试和检验，但不能避免在运输、卸货或安装过程中部件可能发生损坏和松动。

2、保证圆顶阀开启或关闭时，密封圈内外两侧无压差，否则压力高侧的气体和物料将高速穿过阀芯和密封圈的间隙，造成阀芯和密封圈磨损。

3、可膨胀密封圈在阀门开启或关闭之前应该完全收缩，否则会造成阀芯切割、损坏密封圈。

4、可膨胀密封圈的膨胀压力必须高于阀门的介质压力，否则密封圈将不完全膨胀，导致密封圈和阀芯之间产生空气及物料泄漏，空气和物料会冲刷密封圈、阀芯及其他部件。

5、清扫阀门所在流程中的相关设备，去除各环节在施工过程中的焊渣等异物。

3.3 圆顶阀的常规检查

虽然只有密封圈是圆顶阀的运动部件，但因其应用范围较广，适用的介质大多具有一定的磨琢性，有些物料还具有一定的黏性，为了延长其使用寿命，用户需要定期对圆顶阀进行如下常规检查和维护。

1、拆下圆顶阀顶盘，检查穹形体和密封圈的磨损情况，必要时更换。

2、清除穹形体表面黏附的物料。穹形体表面的清理频率须根据通过阀的物料材质特性而定，若通过阀的是潮湿的黏性物料，应在初期运转中尽早检查以确定物料黏附的程度。

3、检查圆顶阀的驱轴、枢轴、密封圈和轴承的磨损情况，必要时更换。

4、检查气动装置的轴承和密封圈，必要时更换。

5、自润滑轴承无须另外润滑，检查自润滑轴承，必要时更换。

3.4 其他

由于圆顶阀是靠压缩气体来动作的，因此好的气源品质，以及一个相对干净的使用环境，可以更好地保证圆顶阀的正常工作。

另外，还需要定期清理消音器，以保证密封圈的快速排气。如用机械阀控制密封圈的圆顶阀，则要定期检查机械阀。

4 结束语

中特阀门根据圆顶阀的工作原理和自己的经验，介绍了圆顶阀在使用过程中的一些常见故障，以及故障分析和维护，希望能帮助用户更好地使用圆顶阀。

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